某商業(yè)綜合樓基坑支護(hù)設(shè)計(jì)研究

王海峰

摘要：基坑支護(hù)設(shè)計(jì)專業(yè)性強(qiáng)，施工過程嚴(yán)謹(jǐn)，需依據(jù)實(shí)際工程背景綜合考量。施工設(shè)計(jì)單位要結(jié)合商業(yè)綜合樓整體工程情況，明確基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，給出具體的設(shè)計(jì)思路及方法。文章結(jié)合實(shí)際工程背景，簡要介紹基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件，確定基坑圍護(hù)方案，采用專業(yè)方法，開展基坑結(jié)構(gòu)分析計(jì)算工作，以期達(dá)到良好的現(xiàn)場監(jiān)測效果。

關(guān)鍵詞：商業(yè)綜合樓;基坑支護(hù)設(shè)計(jì);圍護(hù)方案;現(xiàn)場監(jiān)測

城市建筑工程數(shù)量增多，規(guī)模擴(kuò)大，使基坑支護(hù)工作更加普遍。因基坑周邊地質(zhì)條件、地下設(shè)施等相對(duì)比較復(fù)雜，很大程度上增加了深基坑工程支護(hù)難度。該項(xiàng)工作實(shí)施過程相對(duì)比較專業(yè)，對(duì)施工設(shè)計(jì)單位提出了很高的技術(shù)及工藝要求。施工設(shè)計(jì)單位要依據(jù)實(shí)際工程背景，優(yōu)選最佳深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方法，使該商業(yè)綜合樓安全性和經(jīng)濟(jì)性兼?zhèn)?，提高預(yù)期工程設(shè)計(jì)及建設(shè)質(zhì)量。

1.工程背景

某商業(yè)綜合樓地理位置優(yōu)越，占地面積12734.86m2，其中，建筑占地面積4500m2，總建筑面積30653.62m2，建筑工程高度18.9m。主體建筑一共5層。具體設(shè)計(jì)工作中，最大柱距和柱荷載分別為8.4m×8.4m和8000kN。除此之外，還包括地下室2層，其建筑面積共12275.32m2。文章通過分析該商業(yè)綜合樓周邊環(huán)境、地質(zhì)條件等，給出具體有效的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案，并通過采用專業(yè)方法分析計(jì)算基坑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工程預(yù)期設(shè)計(jì)建設(shè)目標(biāo)。

2.基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件

該商業(yè)綜合樓東邊是一條城市主干道，圍護(hù)樁中心線與路面電纜、污水管、雨水管等基礎(chǔ)設(shè)施距離在20m～36.5m之間不等。南面分布著大量通信光纜、給水管、污水管和雨水管等。距離圍護(hù)樁中心線8.2m左右有一處需要保護(hù)的古建筑?；游鳌⒈眱擅婢鶠椴疬w之后回填的空地，無任何建筑遮擋。由工程地質(zhì)勘察報(bào)告可知，該施T范圍內(nèi)分布著松散、飽和的雜填土，厚度在0～4.80m之間;還有耕植土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等，呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，層厚不一;同時(shí)，還分布著灰黃、褐黃色粘土，層厚在11.5m-16.5m之間[1]。

3.基坑圍護(hù)方案

3.1工程特點(diǎn)

在基坑開挖過程中，會(huì)遇到淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，其具備相對(duì)比較高的壓縮性，孔隙比也相對(duì)比較大，土質(zhì)差，含水量高?；庸こ讨?，除了3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土之外，還包含6層粘土性質(zhì)比較好的土體，地基承載力可達(dá)180kPa，層面埋深llcm～15cm，坑底以下圍護(hù)樁長度則相對(duì)比較短。該基坑工程四周無不良環(huán)境，盡管南面有一座古建筑，距離基坑相對(duì)比較近，但其余各個(gè)方向管線、道路距離等都相對(duì)比較遠(yuǎn)，因而，并沒有提出太高的基坑變形要求。這個(gè)基坑屬一級(jí)安全，且相對(duì)比較重要。

3.2明確基坑圍護(hù)方案

在具體φ程實(shí)施過程中，優(yōu)選SMW 工法內(nèi)插型鋼結(jié)合一道φ609×鋼管支撐方案，能夠在相對(duì)比較短的時(shí)間內(nèi)完成施φ任務(wù)，φ期相對(duì)比較短。這一支護(hù)方案應(yīng)用普遍，技術(shù)相對(duì)比較成熟，而且實(shí)施效果好。同時(shí)，還要使用一排水泥攪拌樁內(nèi)插型鋼對(duì)鉆孔灌注樁外側(cè)進(jìn)行加固處理[2]。因基坑形狀缺乏規(guī)則性，這在一定程度上增加了鋼管支撐布置難度，可更換為鋼筋混凝土支撐方法。

3.3靈活設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)時(shí)，要科學(xué)比較鋼支撐和鋼筋混凝土支撐。其中，鋼支撐的優(yōu)勢在于：工期短，拆卸簡便，施工速度快;能夠通過預(yù)應(yīng)力施加，對(duì)地下墻側(cè)向變形進(jìn)行有效控制;選用“井”形布置方法，嚴(yán)格按照工程需要，開展挖土工作;倘若選用租賃型鋼，能夠節(jié)省不必要的支撐費(fèi)用。該背景下，混凝土支撐相對(duì)比較靈活，可依據(jù)基坑形狀而定，強(qiáng)度高，使用范圍廣，但實(shí)施過程中會(huì)受施工、養(yǎng)護(hù)、拆除等工作影響，工期長。選擇鋼管支撐設(shè)計(jì)方法，能夠滿足建設(shè)單位工期要求，且僅需一道支撐即可，也不會(huì)對(duì)挖土工作產(chǎn)生太大影響，施工速度相對(duì)比較快[3]。

3.4確定基坑施工順序

完成卸土工作之后，對(duì)四面圍護(hù)樁進(jìn)行施工。當(dāng)壓頂梁混凝土強(qiáng)度達(dá)強(qiáng)度75%以后，需要對(duì)鋼支撐今次那個(gè)安裝，各鋼管預(yù)加軸力通常為800kN;完成鋼支撐安裝工作，且鋼筋混凝土支撐的混凝土強(qiáng)度在設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上，分層開挖至基礎(chǔ)底板板底標(biāo)高;無論底板墊層、地梁，還是承臺(tái)土方人工開挖工作，均可把土體開挖和施工墊層工作結(jié)合起來，使其延伸至圍護(hù)樁周圍;完成基礎(chǔ)底板施工工作之后，需要使用混凝土澆筑底板和圍護(hù)樁之間位置，并進(jìn)行填實(shí)處理，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，把支撐拆除。

4.基坑結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

基坑結(jié)構(gòu)分析計(jì)算是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，實(shí)施過程復(fù)雜，直接決定了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)是否合理。依據(jù)實(shí)際工程情況，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)布置，并對(duì)各類參數(shù)值進(jìn)行合理計(jì)算，明確基坑圍護(hù)樁受力情況和穩(wěn)定性特征等，以此為參照，達(dá)到良好的設(shè)計(jì)施工效果。

4.1布置圍護(hù)，計(jì)算參數(shù)值

無論雜填土、耕植土，還是粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，乃至粘土等，都在基坑開挖深度范圍內(nèi)。參照地質(zhì)勘測資料，對(duì)土體強(qiáng)度參數(shù)指標(biāo)加以確定，把超載確定為15kPa。圍護(hù)樁內(nèi)力及變形采用應(yīng)用較為廣泛的m（土的水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)）法進(jìn)行計(jì)算。

4.2基坑圍護(hù)樁受力和穩(wěn)定性

該施工區(qū)域坑底標(biāo)高已知，同時(shí)采用SMW 工法內(nèi)插型鋼和鋼管支撐支護(hù)方式。

首先，計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力。計(jì)算斷面是ZK21孔地質(zhì)剖面圖，可細(xì)分為開挖土體至支撐底部、完成支撐工作，開挖土體至底部、結(jié)束地下室底板施工后拆除支撐三種工況。如圖l所示，該施工區(qū)域圍護(hù)布置圖。其次，抗隆起驗(yàn)算。已知樁底抗隆起安全系數(shù)公式為。

上式中，D和H分別指代樁體人土深度和基坑開挖深度;y1和y2指的是墻體外側(cè)和坑底土體重度;q指地面超載;Ne和Nq分別指地基承載力系數(shù)。由此得出，安全系數(shù)是否符合施工要求。第三，驗(yàn)算圍護(hù)樁抗傾覆穩(wěn)定性。由公式Y(jié)o Mo=MK得出抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)。上式中，MRC和Moc分別指代抗傾覆力矩和傾覆力矩;Kq指代圍護(hù)墻傾覆抗力分項(xiàng)系數(shù)。第四，整體滑動(dòng)驗(yàn)算。選擇Bishop網(wǎng)弧法，驗(yàn)證圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與否，確定其符合施工設(shè)計(jì)要求。

5.現(xiàn)場監(jiān)測

這一商業(yè)綜合樓基坑支護(hù)設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，為提高施工過程中的安全系數(shù)，使開挖工作能夠正常開展，需要嚴(yán)格監(jiān)測整個(gè)施工過程，并將動(dòng)態(tài)管理及信息施工方法應(yīng)用到這個(gè)過程中。綜合以往深基坑開挖施工經(jīng)驗(yàn)，可知，通過現(xiàn)場監(jiān)測，能夠全面了解基坑開挖對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，從而使施工工作有序進(jìn)行，并對(duì)各類施工方法進(jìn)行靈活調(diào)整和運(yùn)用，始終保持周邊馬路、地下管線、建筑工程等處于安全狀態(tài)[4]。

6.結(jié)語

商業(yè)綜合樓基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作中涉及到的專業(yè)要素和技術(shù)內(nèi)容非常多，需要立足整體工程情況，綜合考量該施工過程。施工設(shè)計(jì)單位要依據(jù)實(shí)際工程情況，對(duì)基坑周邊環(huán)境情況和地質(zhì)條件具備全面的了解，結(jié)合工程特點(diǎn)，明確基坑圍護(hù)方案，對(duì)支撐系統(tǒng)進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，確定基坑施工順序等。除此之外，還要采用專業(yè)方法，將施工現(xiàn)場監(jiān)測工作落實(shí)到位，增強(qiáng)基坑支護(hù)穩(wěn)定性，保障商業(yè)綜合樓整體工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳一非.物資站綜合樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].廣東建材，2016，32（8）53-56

[2]柳超，朱國峰，等.某商業(yè)辦公綜合樓續(xù)建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2017（5）：88-92

[3]鄧卓明某超高層商業(yè)綜合樓設(shè)計(jì)思路及重點(diǎn)研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（6）：32-33.

[4]沙愛敏，呂凡任，邵紅才，et a1.某商業(yè)中心深基坑施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].江蘇建筑，2016（3）：72-75